Verwechselt mit Dioden und konventionellem vs. echtem Stromfluss

Sehen Sie, Sie müssen einfach lernen, mit Ben Franklins Fehler umzugehen (siehe xkcd-Cartoon von hackastical). Die meisten von uns waren in ihren frühen Tagen dort. Der Kommentar von Pipe ist genau richtig. Wenn Sie Festkörperphysik betreiben und über Halbleiter vom n-Typ sprechen, müssen Sie über Elektronenfluss nachdenken. Wenn Sie eine LED-Schaltung bauen, vergessen Sie den Elektronenfluss und gehen Sie mit Strom. Strom wird (in Leitern) zwar von Elektronen erzeugt, aber Elektronen fließen in die entgegengesetzte Richtung wie Strom . Irgendwann wirst du verstehen, dass es nur eine Konvention ist und keine tiefere Bedeutung hat, und du kannst mit deinem Leben weitermachen.

Jetzt. Ihr LED-Problem ergibt sich aus Ihrem Vergessen der Kirchhoffschen Spannungs- und Stromgesetze: Die Summe der Spannungen um eine Schleife herum ist Null, und jeder Verbindungspunkt hat einen Nettostrom von Null. Bei 0,6 Volt an den beiden LEDs muss also jede LED höchstens 0,6 Volt (KVL) haben und wird in der Praxis weniger haben, wenn sich die beiden auf 0,6 summieren. Die 0,7-Volt-LED hat also keinen Strom, was bedeutet, dass die 0,4-Volt-LED auch (KCL) wird, und ohne Strom durch eine der LEDs leuchtet keine von beiden.

Und ja, das bedeutet, dass die tatsächliche Verteilung der Spannungen über die beiden LEDs undefiniert ist. Wenn Sie ein vernünftigeres (realistisches) Modell der LEDs erstellen, ermöglichen Leckeffekte eine vernünftigere Spannungsverteilung. Aber die Spannung über der 0,7-Volt-LED wird 0,7 Volt nicht erreichen und die LED wird nicht viel Lichtleistung haben. Abhängig von den verwendeten Materialien ist es möglich, dass die 0,4-Volt-LED leicht aufleuchtet.

1. Es ist Ben Franklins Schuld. Komm damit klar.

Von hier: https://xkcd.com/567/

2. Ihr Diagramm zeigt eine Batteriespannung von 0,6 V. Nicht groß genug für Ihre Elektronen, um die quantenmechanische Vf-Fahrt zu fahren und diese LEDs zu beleuchten, deren Vf (Durchlassspannung) von 1,1 für einen Infrarottyp bis über 3 V für Ultraviolett reicht.

[Eine] Diode muss tatsächlich den Elektronenstrom und die Spannung auf ihrer negativen Seite erhalten ...

Die Elektronendrift wird an der Kathode eintreffen (wenn Sie möchten, dass die LED leuchtet). Beachten Sie jedoch, dass das Diodensymbol einen Pfeil enthält, der den direkten oder konventionellen Stromfluss anzeigt.

Und deshalb verbinden wir die positive Seite der Batterie mit der Anode und die negative Seite der Batterie mit der Kathode der Diode, denn in Wirklichkeit erhält eine Diode Spannung und Elektronen von der negativen Seite der Batterie, denn in Wahrheit , der Strom und die Spannung fließen von negativ nach positiv.

Oder: "Wir verbinden die Anode mit Plus, weil in Wahrheit herkömmlicher Strom von Plus nach Minus fließt". Aus Sicht der Schaltungsanalyse ist es dasselbe.

Was wäre, wenn zum Beispiel ... Wir haben zwei Dioden in einem Stromkreis (Licht emittierende Dioden). Eine Diode A befindet sich über der Schaltung und benötigt zum Einschalten eine Vorwärtsspannung von 0,7 V. Wenn sie diesen Betrag nicht erhält, lässt sie keine Elektronen passieren.

Es lässt auch keinen konventionellen Strom durch.

Die andere Diode, B genannt, befindet sich auf der rechten Seite des Schaltkreises und benötigt eine Vorwärtsspannung von 0,4 V, um zu leuchten (Strom fließen zu lassen). Mit der Batterie auf der linken Seite des Stromkreises hat die Batterie also 0,6 V. Mit dieser Batterie könnten wir also die B-Diode einschalten, aber nicht die A-Diode.

Falsch. Die Spannung wird über sie verteilt und keiner schaltet sich ein.

Die Batterie hat wie alle anderen das Symbol + oben und - unten. Würde in diesem Fall die LED-Diode B nicht aufleuchten, ohne dass die Diode A Strom durchlassen muss?

Abbildung 1. Typische IV-Kurven für eine Reihe von LEDs. Quelle: LEDnique.com .

Nein. Strom fließt in einer Schleife. Wenn irgendein Gerät in einer Reihenschaltung den Strom blockiert, fließt kein Strom. Übrigens gilt die niedrigste LED-Durchlassspannung Vf _für Infrarot-LEDs und liegt im Bereich von 1,2 bis 1,4 V.

Denn nach dem konventionellen Strommodell: Die Spannung und der Strom würden von der +-Seite der Batterie kommen, sie würden durch Led A fließen, und Led A würde nicht genug Vorwärtsspannung erhalten, sodass die Elektronen stecken bleiben würden, und die Die Spannung würde LED B erreichen, der Strom jedoch nicht, sodass LED B nicht aufleuchten würde.

Ziemlich schlammiges Denken hier.

Obwohl nach dem Modell der realen Stromrichtung: Spannung und Strom der Batterie würden auf der - Seite der Batterie herauskommen, ...

Sie verwechseln den Stromfluss und den mobilen Ladungsfluss. Wir alle halten einfach an konventionellen Stromflüssen von positiv nach negativ fest, wissen aber, dass zumindest in metallischen Leitern die Ladung von beweglichen Elektronen getragen wird.

... es würde durch die Kathode von LED B gehen, mit genügend Vorwärtsvorspannung (+0,4 für LED B benötigt) und der Strom und die Spannung würden von der Anode von LED B kommen, dieser Strom und diese Spannung würden die Kathode von LED erreichen A, und weil es nicht die notwendige Vorwärtsspannung hat, würde es sich nicht einschalten ...

Wie bereits erklärt, kann Strom nicht durch eine Ihrer LEDs fließen und nicht durch die andere.

Abbildung 2. Die Dioden-Rückschlagventil-Analogie aus Was ist eine LED?

LEDs sind Dioden (die Licht emittieren). Dioden sind elektrische Rückschlagventile

Wenn Sie sich das Rückschlagventil in der obigen Abbildung ansehen, sollte klar sein, dass die Feder normalerweise die Kugel in Position hält und einen Rückfluss verhindert. Wenn der Kugelverschluss „vorgespannt“ ist, kann er gegen die Feder bewegt werden, es ist jedoch ein gewisser anfänglicher Druck erforderlich, um die Kugel zu bewegen. Dies führt zu einem Druckabfall über dem Ventil: Der Druck stromabwärts ist geringer als der Eingangsdruck.

Auf ähnliche Weise verursacht der PN-Übergang einen Spannungsabfall. Für Silizium beträgt sie etwa 0,7 V. Für LEDs ist sie höher und hängt von den Dotierstoffen ab, die verwendet werden, um die Wellenlänge oder Farbe des emittierten Lichts zu erzeugen.

Wenn wir die Analogie etwas weiter treiben, können wir auch sehen, dass ein weiterer Druckabfall aufgrund der Verengung des Ventils auftritt. Je mehr Wasser wir durch das Ventil drücken, desto mehr sinkt der Druck. Dies wird zu dem anfänglichen Druckabfall addiert, der erforderlich ist, um das Ventil überhaupt erst zu öffnen. Das resultierende Druckabfalldiagramm wird bemerkenswert wie eine der I-vs-V-Kurven in Abbildung 1 aussehen.

Es sollte auch klar sein, dass das Verbinden von zwei davon in Reihe erfordert, dass der Druck (Spannung) auf den doppelten Wert eines Ventils ansteigt, bevor Strom fließt.

Würde also aufgrund der tatsächlichen Stromrichtung nicht die Diode B leuchten, obwohl kein Strom durch die Diode A fließt?

NEIN.